Peneliti di University of California, Los Angeles, telah mensintesis molekul berbentuk sangkar dengan ikatan rangkap yang sangat terdistorsi, menentang prinsip-prinsip kimia organik yang telah lama dipegang. Terobosan ini membangun atas pembatalan aturan Bredt mereka pada 2024 dan dapat memengaruhi desain obat masa depan. Temuan tersebut muncul di Nature Chemistry.
Kimia organik selama ini dipandu oleh aturan yang menentukan bagaimana atom berikatan dan molekul terbentuk. Pada 2024, tim yang dipimpin oleh kimiawan UCLA Neil Garg menantang aturan Bredt, yang melarang ikatan rangkap karbon-karbon di kepala jembatan molekul bicyclic berjembatan. Kini, kelompok Garg telah melangkah lebih jauh dengan menciptakan cubene dan quadricyclene, struktur kompak dengan ikatan rangkap yang dipaksa menjadi distorsi tiga dimensi daripada susunan datar tipikal. Molekul-molekul ini menunjukkan orde ikatan sekitar 1.5, di antara tunggal dan rangkap, karena geometri tegangnya. Peneliti, termasuk kimiawan komputasi Ken Houk, menggunakan prekursor dengan gugus silyl yang diobati dengan garam fluorida untuk menghasilkan senyawa reaktif, yang dengan cepat ditangkap untuk membentuk produk kompleks. Meskipun terlalu tidak stabil untuk diisolasi, bukti dari eksperimen dan pemodelan mengonfirmasi keberadaan singkatnya, ditandai dengan piramidalisasi parah yang disebut 'hyperpyramidalized'. Garg mengatakan, 'Puluhan tahun lalu, kimiawan menemukan dukungan kuat bahwa kita seharusnya bisa membuat molekul alkena seperti ini, tapi karena kita masih sangat terbiasa memikirkan aturan buku teks tentang struktur, ikatan, dan reaktivitas dalam kimia organik, molekul seperti cubene dan quadricyclene telah dihindari.' 'Tapi ternyata hampir semua aturan ini harus diperlakukan lebih seperti panduan.' Houk mencatat, 'Lab Neil telah menemukan cara membuat molekul-molekul terdistorsi luar biasa ini, dan kimiawan organik bersemangat dengan apa yang mungkin dilakukan dengan struktur unik ini.' Pekerjaan ini menangani kebutuhan dalam farmasi untuk scaffold kaku tiga dimensi di luar struktur datar. 'Saat ini kita mulai kehabisan kemungkinan struktur reguler yang lebih datar, dan ada kebutuhan lebih besar untuk membuat molekul 3D kaku yang tidak biasa,' jelas Garg. Didanai oleh National Institutes of Health, studi ini melibatkan postdoc dan mahasiswa pascasarjana dari lab Garg.